Главная arrow Блог
 
 
Главное меню
Главная
Ювелирные изделия
Алмазы
Немного истории
Словарь ювелира
Архив ювелира
Ювелирная реклама
Блог
Поиск
Контакты
Карта сайта
Ювелирная информация
Ювелирные объявления о ювелирном искусстве

Блог материалов о ювелирных изделиях и украшениях
Использование алмаза PDF Печать E-mail
Рейтинг: / 0

 

 

 

 

В конце 40-х годов нашего века, примерно в то же самое время, когда на берегу далекой таежной реки высадилась первая партия геологов Амакинской экспедиции, на одной из центральных улиц Москвы появилась необычная вывеска «Оргалмаз».

В то время бытовало представление об алмазе только как об удивительном по красоте драгоценном камне, и почти у каждого, кто проходил мимо, создавалось впечатление, что иод столь лаконичным названием скрывается организация, имеющая непосредственное отношение к ювелирному делу. Лишь немногие посвященные знали, чем здесь в действительности занимались. Это учреждение было создано для того, чтобы помочь внедрению алмазной обработки в практику социалистической промышленности.

Как нередко случается при любом начинании, находились скептики, сомневающиеся в целесообразности существования «Оргалмаза». Действительно, мизерные количества алмазов, добываемые в то время на Урале, ни в коей мере не могли удовлетворить даже самые насущные нужды промышленности.

Однако, несмотря на столь неблагоприятную ситуацию, малочисленные на первых порах сотрудники «Оргалмаза» упорно изучали опыт алмазной обработки за рубежом, устанавливали научно обоснованные нормы расхода и эксплуатации алмазных инструментов, создавали конструкции отечественных инструментов для алмазной правки.

Зато когда начали поступать первые партии отечественных природных алмазов из Якутии, в нашей стране уже были заложены основные технические предпосылки для скорейшего и рационального использования этого замечательного сырья в промышленности.

В 1958 году небольшая контора «Оргалмаз» была преобразована в солидное научное учреждение, которое ныне именуется «Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт природных алмазов и инструмента (ВНИИАЛМАЗ).

Перед институтом стояли непростые задачи. Необходимо было глубоко изучить свойства отечественного алмазного сырья, разработать технологические процессы алмазной обработки, создать конструкции отечественных алмазных инструментов для самых разнообразных отраслей промышленности, оснастить современным технологическим оборудованием зарождающиеся заводы алмазных инструментов и обучить для них кадры.

О том, как коллектив нового института справлялся с этими задачами, наглядно свидетельствует тот факт, что уже к началу 60-х годов в нашей стране появилась возможность создать новую отрасль отечественной промышленности — отрасль алмазных инструментов.

К этому времени якутские алмазы получили солидное подкрепление в виде своих синтетических «братьев». С освоением промышленного синтеза алмазов предприятия стали получать столько алмазов (разумеется, в основном синтетических), сколько им требуется.

Ныне производство алмазных инструментов — одна из важных отраслей промышленности. В ряде городов союзных республик созданы оснащенные по последнему слову техники заводы алмазных инструментов, снабжающие своей продукцией многочисленные промышленные предприятия Советского Союза и братских стран социализма. Алмазные инструменты с маркой  "Made in USSR" экспортируются в десятки стран мира.

ВНИИАЛМАЗ — крупный научно-производственный комплекс, органически связанный с заводами отрасли. Ученые института неустанно работают над усовершенствованием процесса синтеза алмаза, созданием новых типов алмазных инструментов.

Техническое перевооружение предприятий отрасли — одна из основных задач института. В скупых линиях чертежей на кульманах его конструкторских бюро можно увидеть контуры новых высокоскоростных машин и технологических линий. А на опытном производстве эти конструкции воплощаются в металле и проходят всесторонние испытания.

Когда создавался ВНИИАЛМАЗ, предполагалось, что здесь в основном будут заниматься природными алмазами. Это нашло отражение в названии института. С освоением промышленного синтеза алмаза коллектив института сумел перестроить свою тематику. Многие типы инструментов на синтетических алмазах поступили в промышленность по путевкам института.

Плодотворная работа по созданию и внедрению в производство инструментов на синтетических алмазах ведется также в основанном в Киеве Институте сверхтвердых материалов АН УССР, возглавляемом членом-корреспондентом АН УССР Николаем Васильевичем Новиковым.

Сегодня в нашей стране выпускается около 5000 типов алмазных инструментов, начиная от «карликов» размером в десятые доли миллиметра до «гигантов» величиной в 5 метров. Содержание алмазов в этих приборах колеблется от 0,1 до 2000 каратов.

Каждый карат алмазов, используемых в промышленности,— это десятки, а иногда и сотни рублей экономии. Подсчитано, что для осуществления всех возможных операций алмазной обработки материалов на каждый миллион тонн стали необходимо затратить 400 000 каратов алмазов. Следовательно, применение алмазной обработки дает экономию, исчисляемую в миллионы и десятки миллионов рублей на каждый миллион тонн стали. А ведь в нашей стране ежегодно производят сотни миллионов тонн стали, чугуна, проката и цветных металлов!

Каковы же «профессии» царя камней?

Один из простейших режущих инструментов — обыкновенный столовый нож. Ножи со временем тупятся, их нужно периодически точить, или, выражаясь техническим языком, править.

Давно отжила свой век профессия бродячего точильщика. Теперь нехитрые приспособления для точки ножей имеются почти в каждом доме. А вот править режущие инструменты, применяемые на производстве, более сложно.

Без специальных кругов, с помощью которых шлифуются поверхности деталей, редко обходится какая-либо операция в машиностроении. Шлифовальные круги изготавливаются из сцементированных острых и очень твердых кристаллов шлифующего вещества (обычно корунда или карбида кремния). В процессе работы эти кристаллы притупляются, круг выходит из строя, и тогда с него периодически снимают отработанный слой. Чтобы равномерно снять тонкий слой, нужен инструмент из материала более твердого, чем зерна корунда или карбида кремния.

Таким материалом является алмаз.

Представьте себе небольшой кристалл алмаза, заключенный в специальную оправу, то есть алмаз в оправе.

Заостренный конец алмаза, который подводится к вращающемуся шлифовальному кругу, как бы «сбривает» его затупившийся внешний слой, да так чисто, что даже опытный специалист не в состоянии отличить правленый шлифовальный круг от нового.

Другой инструмент для алмазной правки шлифовальных кругов — алмазно-металлический карандаш. По внешнему виду он в самом деле напоминает обыкновенный карандаш, только роль грифеля в нем выполняет множество мелких кристалликов алмаза, прочно сцементированных специальным сплавом, имеющим почти такой же коэффициент теплового расширения, как и алмаз.

Карандаш прижимается к вращающемуся шлифовальному кругу, и по мере его «исписывания» в действие вступают все новые кристаллики.

Наиболее прогрессивным инструментом для правки шлифовальных кругов являются алмазные ролики, впервые внедренные в отечественную промышленность ВНИИАЛМАЗом.

Алмазный ролик состоит из стального корпуса и алмазоносного слоя из множества кристаллов алмаза, сцементированных твердосплавной связкой.

В процессе правки ролик непрерывно вращается. Таким образом, в непосредственный контакт со шлифовальным кругом входит лишь небольшое количество алмазных зерен, в то время как остальные «отдыхают». В результате предотвращается перегрев алмаза и обеспечивается высокая размерная стойкость инструмента. Алмазные ролики позволяют осуществлять правку по сложному профилю и по всей ширине рабочей поверхности круга. Долговечность алмазных роликов в 50— 100 раз превышает срок службы других алмазных инструментов.

Еще одна разновидность алмаза в оправе — небольшой кристалл с гладкими гранями и острой режущей кромкой, впаянный латунью в специальный держатель. Станки, оснащенные такими алмазными резцами, работают с почти космической скоростью — до 3000 метров в минуту. По стойкости алмазный резец превосходит резец из твердого сплава в 150—200 раз, а при обработке пластмасс на токарном станке алмазный резец дает в 900 раз больше продукции, чем резец из сверхтвердого сплава карбида вольфрама.

 

 

 

Современная техника предъявляет все возрастающие требования к чистоте поверхности различного рода деталей. Как известно, чистота поверхности определяется ее шероховатостью, то есть наличием выступов. Действующим Государственным стандартом предусмотрено 14 классов шероховатости, причем высший из них характеризуется величиной выступов не более 0,1 микрометра. Алмазный резец позволяет получить поверхность с выступами величиной не более 0,05 микрометра.

Раньше с помощью алмазных резцов обрабатывались преимущественно цветные металлы, бронзовые, алюминиевые и другие специальные сплавы, а также неметаллы: каучук, пластмассы, искусственные смолы и т, п. Младший брат алмаза эльбор оказался надежным помощником царя камней. Резцы с эльбором прекрасно обрабатывают сталь, чугун и сплавы, содержащие железо, то есть материалы, имеющие самое широкое распространение в современной технике.

Сколько раз в день вы поглядываете на циферблат своих ручных часов? А ведь без алмазного инструмента немыслимо современное часовое производство.

Раньше наиболее трудоемкими операциями при изготовлении деталей часов считались шлифование и полировка. Теперь эти операции производят с помощью специальных алмазных резцов. После обработки таким инструментом детали приобретают зеркальную поверхность, соответствующую самому высокому классу шероховатости, и их можно сразу хромировать и золотить.

Взгляните на обратную сторону ваших часов. Иногда здесь указывается количество содержащихся в них камней: 7, 11, 15, 18 и даже 23. Это трудностираемые опоры для часовых осей — они изготавливаются из рубина, сапфира, агата, яшмы. От них зависит точность хода часового механизма. Обработка часовых камней и сверление в них тончайших отверстий осуществляются с помощью алмазного инструмента.

Было бы несправедливым не упомянуть и один из самых давних способов использования алмазов — резку стекла с помощью алмазного стеклореза. И до настоящего времени не нашлось материала, который мог бы на этом поприще заменить алмаз; кристаллом массой 1 карат можно разрезать столько стекла, что общая длина разреза превысит расстояние от Земли до Луны.

Сейчас с помощью алмазного стеклореза выполняются и более тонкие работы, например, нанесение делений на стеклянные шкалы точнейших оптических приборов или изготовление дифракционных решеток для спектрального анализа. Одна из таких решеток представляет собой стеклянную пластинку размером со спичечную коробку, содержащую 200 000 штрихов. Расстояние между штрихами составляет половину микрометра, а глубина — вдвое меньше.

Существенно расширилась и область применения самого стекла.

Появились стеклопластики — пластические массы, содержащие стеклонаполнитель,— новый легкий материал, стойкий к действию теплоты и химических реагентов, по прочности не уступающий некоторым металлам. Стеклопластики применяются в авиационной промышленности, судостроении и многих других отраслях техники. Так, например, в Англии только из стеклопластика построен береговой минный тральщик «Вильтон» длиной 46,6 метра водоизмещением 450 тонн. Этот корабль не подвержен действию магнитных мин.

Обрабатывать предметы из стеклопластика невозможно без  алмазных  инструментов.

Алмаз и... музыка. Казалось, что может быть между ними общего. Однако царь камней отличился и на этом поприще. Включаем проигрыватель. Обратите внимание, какой чистый звук, словно сидишь в концертном зале. А ведь иголка не менялась давным-давно. Вы не замечаете в ней ничего необычного? Если посмотреть на эту иголку под микроскопом, то на ее кончике заметен небольшой кристаллик алмаза. Это алмазная игла. Она долговечнее обычной, чище воспроизводит звук, и пластинка меньше изнашивается.

Алмазы применяются и при изготовлении духовых музыкальных  инструментов. Алмазными резцами растачивают клапанные части саксофона. Строго калиброванное отверстие обеспечивает равномерное прохождение воздуха при игре. Такая расточка придает саксофонам особое, «алмазное» звучание,

В популярной литературе, посвященной царю камней, обычно приводятся «биографии» именитых ювелирных алмазов. Но не менее увлекательные истории связаны с алмазом-тружеником. Вот одна из них.

В начале второй половины XIX века была предпринята исключительно дерзкая для того времени попытка — проложить железнодорожный туннель через Швейцарские Альпы.

Альпы издавна привлекали внимание человека разнообразием и красотой горных ландшафтов, казалось, неприступные альпийские вершины, покрытые вечным снегом и ледниками, манили смелых духом и отважных людей.

Негостеприимно встречали седые горы незваных гостей, стремившихся проникнуть в их заоблачные выси, осыпая грудами камней и покрывая снежными лавинами. Но горные вершины покорялись людям. В 1786 году швейцарский крестьянин Ж. Бальма и врач Паккар впервые достигли вершины самой высокой альпийской горы Монблан.

Прошло несколько десятков лет, и человек решил свершить то, что не было дано даже сказочному герою,— пройти сквозь горы. Люди, собравшиеся в те дни у подножия горного массива, имели необычный для здешних мест вид. Они не были облачены в штормовые костюмы альпинистов, у. них отсутствовало снаряжение покорителей заоблачных высот. Надсадно пыхтели паровые буровые установки. Но изготовленные из высококачественной стали буры, вгрызаясь в неподатливую горную породу, ломались, словно сухие деревянные лучины. Шли недели, месяцы, а ощутимых результатов не было.

Георг Лешо проклинал тот день, когда сменил свою спокойную профессию часовых дел мастера и согласился взять на себя руководство работами по бурению взрывных скважин на строительстве туннеля через Альпы. Он подошел к окну в своем рабочем кабинете. Внизу в штольнях копошились люди. Всюду валялись обломки стальных буров. Двумя резкими движениями руки он прошелся по оконному стеклу, словно ставя крест на,всей работе.

Но что это? На стекле появились две пересекающиеся борозды, оставленные надетым на его мизинец перстнем с бриллиантом. Мгновенно пришло озарение. Непобедимый камень сможет одолеть упрямую горную породу.

Не медля ни минуты, он бросился в дирекцию. Там долго не могли понять возбужденного человека. Не лишился ли механик рассудка. Фирма накануне банкротства, а он говорит о драгоценных камнях. С трудом удалось Лешо доказать целесообразность приобретения 100 каратов алмазов. Из них было изготовлено десять алмазных буров.

Буровой станок, сконструированный и построенный сыном часовщика Рудольфом Лешо совместно с механиком Пине, представлял собой трубу с закрепленными на ее торце кристаллами алмаза. Труба через систему передач соединялась с металлической пустотелой штангой, вращаемой паровой машиной. С помощью массивной чугунной чушки на штангу передавалась осевая нагрузка, достигающая нескольких сот килограммов. Очистка забоя от породы осуществлялась с помощью струи воды, нагнетаемой в скважину насосом сквозь полую штангу.

Технические идеи, заложенные в станок Лешо — Пине, используют и в современных установках алмазного бурения.

С появлением этих станков ожило строительство туннеля. Многократным эхом отражали близлежащие горы мощные взрывы. В то время как стальные буры ломались каждые час-два, алмазные коронки устойчиво работали по двое суток и более. Они пробурили десятки километров взрывных скважин.

 

Подробнее...
 
Свойства и виды алмазов PDF Печать E-mail
Рейтинг: / 1

 

 

 

Если раздробить алмаз, то суммарная поверхность образовавшихся частиц значительно увеличится (в этом мы с вами уже убедились, когда рассматривали эпитаксиальное наращивание алмазного порошка). Следовательно, при этом повысится режущая (абразивная) способность алмаза.

Вот почему в ряде случаев производственники предпочитают использовать не целый алмаз, а раздробленный, в виде порошка.

До появления синтетических алмазов сырьем для получения порошков служили природные алмазы. 75% природных алмазов использовались в технике и промышленности в дробленом виде.

Сегодня основная масса порошков изготавливается из синтетических алмазов. Выходит, искусственный алмаз в буквальном смысле этого слова спас своего природного собрата.

Из природных алмазов «истирают в порошок» только образцы, содержащие большое количество различного рода дефектов, а поэтому совершенно непригодные для использования в целом виде.

Еще в глубокой древности дробленый алмаз применялся для огранки и шлифовки драгоценных и полудрагоценных камней.

Среднеазиатский ученый-энциклопедист Бируни, живший в X—XI веках, писал, что «алмаз обвертывают в кусок свинца и осторожно бьют по нему, пока сила ударов не одолеет его и он, ослабев, перестает сопротивляться ударам».   

Алмазный порошок, разведенный в оливковом масле, втирался в поверхность металлического диска. Этот диск приводили во вращение, и к нему прижимался обрабатываемый камень. Подобный способ обработки драгоценных камней используется и в наши дни.

Разумеется, в настоящее время применяются более совершенные методы дробления алмазов. В цехах современных заводов алмазного инструмента можно увидеть металлические ступки и электромагнитные шаровые мельницы. В этих мельницах стальные шары, перемещаясь под действием электромагнитных и центробежных сил, истирают, дробят и толкут алмазы.

Чтобы алмазную массу очистить от загрязнений и посторонних примесей, ее подвергают тепловой и химической обработке.

Измельченные алмазы представляют собой механическую смесь зерен различной величины — от десятых долей миллиметра до долей микрометра.

В каждом алмазном инструменте используются, как правило, зерна определенного примерно одинакового размера. Поэтому одна из важных операций при изготовлении алмазных порошков — сортировка зерен по размерам. Этот процесс осуществляется с помощью механических встряхивающих сит.

Представьте себе этакую «этажерку», состоящую из набора расположенных одно над другим с квадратными отверстиями, размеры которых постепенно уменьшаются от верхних к нижним ситам. Порошок насыпается в верхнее сито. С помощью специального механизма «этажерка» непрерывно встряхивается. Крупные зерна задерживаются в верхних ситах. Более мелкие зерна проваливаются в нижние сита. В каждом сите остаются порошки определенной зернистости. Так, например, если мы говорим, что зернистость порошка 500/400, то это значит, что его зерна проходят через сито со стороной отверстия 500 микрометров и задерживаются в сите со стороной отверстия 400 микрометров.

Этим способом достаточно хорошо классифицируются порошки с зернами размером от 40 до 630 микрометров. Это так называемые шлифпорошки.

В технике и промышленности широкое применение находят и порошки с зернами размером до 1 микрометра и мельче, так называемые микропорошки и суб-микропорошки. Они ситовой классификации не поддаются, так как сит с такими маленькими отверстиями не существует.

...Если бросить в сосуд с водой щепотку порошка, то можно заметить, что зерна большего размера быстрее пойдут ко дну, чем зерна меньшего размера. Если навстречу порошку направить восходящий поток жидкости, то зерна, падающие с большей скоростью, чем скорость встречного потока, по-прежнему пойдут ко дну, а зерна, движущиеся со скоростью, меньшей, чем скорость  встречного  потока,  поднимутся  вверх.

На таком принципе основан аппарат для гидравлической классификации алмазных порошков. Этот аппарат имеет форму конуса, в который загружается алмазный порошок, смешанный с водой с небольшой примесью желатина (алмазная суспензия). Через патрубок, расположенный в нижней части конуса, непрерывно подается вода в таком количестве, чтобы восходящий поток имел скорость, достаточную для выноса самых мелких зерен, которые попадают в приемник, расположенный в верхней части конуса. Затем скорость восходящего потока ступенчато увеличивается и последовательно выделяются все более крупные фракции зерен. Недостаток этих аппаратов — малая производительность.

Советскими учеными и инженерами создан аппарат непрерывной гидравлической классификации алмазных порошков. Соединенные друг с другом сосуды имеют форму конусов с различной последовательно увеличивающейся площадью поперечного сечения. Алмазная суспензия проходит через все сосуды так, что она входит в нижнюю, а выходит из верхней части каждого конуса.

Первый конус имеет наименьшую площадь сечения, а поэтому скорость восходящего потока здесь наибольшая, и на его дне осаждается самый крупный порошок. В следующем конусе, где площадь сечения больше, а следовательно, скорость восходящего потока меньше, выделяется более мелкая зернистость. В последнем конусе осаждаются самые мелкие зерна.

На этом аппарате одновременно сортируются зерна разных размеров, поэтому он отличается высокой производительностью.

Дробленые алмазы теряют свою кристаллическую форму и превращаются в осколки неправильной конфигурации. Чтобы «облагородиться», алмазные зерна должны «принять ванну». Только не простую, а ультразвуковую.

Ультразвуковая ванна для обработки алмазных порошков представляет собой небольшой резервуар из нержавеющей стали с герметически закрываемой крышкой. Этот резервуар, в который загружается алмазный порошок, заполняется водой. С помощью специального генератора в ванне возбуждаются ультразвуковые колебания, образующие ударные волны. Получается как бы «буря в стакане воды». Однако если перед штормом в открытом океане атмосферное давление понижается, давление внутри ванны искусственно повышается: сюда подается сжатый воздух или другой газ (например, азот) под давлением 5—6 атмосфер. Под действием ударных волн и повышенного давления, а также во время ударов друг о друга зерна шлифуются и приобретают округлую форму, наиболее пригодную для использования  в  алмазных инструментах.

Не все зерна способны выдержать такое испытание. Наименее прочные разрушаются, и из них образуются менее крупные, зато более твердые частицы. В результате средняя прочность порошка повышается.

Из этого краткого описания технологического процесса следует, что совсем не простое дело «стереть в порошок» царя камней. После окончательной сортировки по размерам порошки фасуют порциями от 10 до 5000 каратов в стеклянные или пластмассовые флакончики, похожие на аптекарские, закрываемые пробками и дополнительно алюминиевыми колпачками или навинчиваемыми крышками.

Итак, «джинн» заключен в бутылку.

Что же может сделать этот «джинн»?

 

С помощью 1 карата алмаза можно осуществить одну из операций:

провести доводку 500 твердосплавных режущих инструментов;

изготовить 3000 рубиновых камней для часовой и приборостроительной промышленности;

пройти двухметровую скважину в самой твердой горной породе;

разрезать миллион квадратных метров оконного стекла;

протянуть сквозь волоку 100—150 тысяч километров микропровода;

разрезать 80 000 рубиновых плиток.

 

Сколько зерен содержится в 1 карате алмазного порошка? При размере зерен 500 микрометров—1,6 тысячи, при размере 30 микрометров — 2 миллиона, при размере 14 микрометров — более 200 миллионов, а при размере 1 микрометр — 150 миллиардов зерен.  Крупный порошок обычно используется для грубых, обдирочных работ, порошок помельче — для шлифования, а самый мелкий — для чистовой окончательной обработки.

 

 

Каждой марке алмазного порошка присваивается буквенно-цифровое обозначение. Что означают эти буквы и цифры? А — порошки из природных алмазов; АС — из синтетических монокристаллов алмаза; АР — из синтетических поликристаллов алмаза (Р — первая буква латинского слова «поликристалл»).

Порошки АР, в свою очередь, разделяются на: АРВ — из балласов (В — первая буква латинского «баллас»); АРК — из карбонадо (К — первая буква латинского  «карбонадо»);  АРС — из  спеков.

К буквенному выражению добавляется цифровой индекс. В порошках из природных алмазов он характеризует содержание (в десятках процентов) зерен изо-метричной формы, то есть когда отношение длины к ширине составляет 1:1. Так, например, порошок А 8 содержит не менее 80% изометричных зерен. В порошках из синтетических алмазов цифровой индекс определяет прочность.

Всего в соответствии с введенным с 1 июля 1981 года Государственным стандартом предусмотрено 23 марки порошков. Для сравнения заметим, что ранее действующим стандартом регламентировалось только 10 марок алмазных порошков.

Читатель вправе задать вопрос: для чего нужно такое многообразие порошков?

Каждый порошок обладает специфическими свойствами, и производственник имеет возможность выбрать из них тот, который наиболее подходит для выполнения требуемой  технологической   операции.

Следует особо отметить новые типы алмазных порошков, соответствующие последним достижениям техники синтеза и методов сортировки.

АС 20 отличается высоким содержанием алмазных зерен, обладающих повышенной прочностью и формой, близкой к изометричной. Он применяется, например, при обработке и резке стекла, железобетона.

АС 50 состоит из хорошо ограненных кристаллов и их обломков изометричной формы. Этот порошок обладает самыми высокими прочностными показателями. Он используется при бурении горных пород, резке гранитов,   обработке   стройматериалов,   керамики и т. п.

Большая часть алмазного порошка используется не . в свободном, а в связанном состоянии, то есть в различного рода алмазных инструментах. Примерно половина всех алмазных порошков используется для изготовления алмазных шлифовальных кругов. Так, в США для этой цели расходуется свыше 15 миллионов каратов синтетических алмазов.

Алмазный круг представляет собой металлическое или пластмассовое вращающееся тело, на внешней кромке которого имеется тонкое кольцо, содержащее алмазный порошок. Сам круг может иметь диаметр несколько десятков сантиметров, а толщина кольца алмазоносного слоя редко превышает 2—3 миллиметра.

В процессе обработки детали алмазный круг вращается с большой скоростью — до 40 метров в секунду. Центробежные силы громадной величины, развивающиеся при быстром вращении круга, стремятся разбросать частицы алмазоносного слоя в разные стороны. Поэтому алмазоносный слой содержит также вещество, крепко связывающее алмазные зерна друг с другом. Вещество так и называется «связка».

На заре развития советской алмазной промышленности группа советских специалистов посетила завод алмазных инструментов в Амстердаме. Хозяин фирмы охотно знакомил гостей со второстепенными деталями производства. Но на вопрос о связке он, хитро прищурившись, ответил:

— О, это самая большая тайна фирмы!

Советские ученые и инженеры сумели разгадать тайну связки. У нас в стране разработано несколько типов связок, надежно цементирующих алмазные зерна в шлифовальных кругах и других инструментах, работающих в самых разнообразных производственных условиях. Эти изделия очень ценятся на мировом рынке. Так называемая металлическая связка содержит спеченный порошок из различных металлов: меди, цинка, олова и т. п.

...Если вам доведется посетить цех, где изготавливаются алмазные круги, вы обратите внимание на... пьяную бочку. Только не подумайте, что это название — плод фантазии автора. Его можно встретить и в серьезной технической литературе.

Представьте себе бочкообразное цилиндрическое тело, ось вращения которого расположена не в середине, как обычно, а по диагонали. Такое тело, вращаясь, одновременно совершает колебательные движения, словно пьяница. Отсюда и произошло    это    название.

В пьяную бочку загружаются исходные материалы алмазоносного слоя: строго дозированные количества алмазного и металлического порошка. Сложное движение, совершаемое бочкой, способствует хорошему перемешиванию этих материалов, имеющих   разный удельный вес.

В пресс-форме, сдавливаемой мощным прессом, алмазоносный слой уплотняется, а в электрической печи он спекается.  В  результате получается очень прочный сплав.

Подробнее...
 
Возможности алмазов PDF Печать E-mail
Рейтинг: / 0

 

 

Ученый еще раз тщательно проверил схему и внимательно осмотрел каждый прибор. Затем взял кристалл алмаза, повертел его и закрепил между контактными зажимами установки. Он снова и снова производил измерения, но результат получался один и тот же. Что за дьявольское наваждение! У этого голубоватого камня электрическое сопротивление в миллионы миллионов раз меньше, чем обычно у алмаза, являющегося прекрасным изолятором.

Так в 1952 году был открыт полупроводниковый алмаз.

Как же получилось, что одно и то же вещество в одних случаях является изолятором, а в других — полупроводником?

По современным представлениям, принципиальной разницы между изолятором и полупроводником нет.

Известно, что в металлах, то есть проводниках, имеется множество свободных электронов, направленное движение которых под действием приложенной разницы потенциалов вызывает электрический ток. В изоляторах и полупроводниках все электроны находятся в связанном состоянии.

Чтобы эти электроны могли принять участие в возбуждении электрического тока, то есть превратиться в электроны проводимости, их надо освободить из тесных объятий соседей, затратив на это соответствующую энергию, достаточно большую, если это изолятор, и относительно маленькую, если это полупроводник.

Известно, что на величину электропроводности полупроводника сильнейшим образом воздействует введение в его решетку атомов некоторых других элементов. Так, например, достаточно ввести один атом индия на 100 миллионов атомов германия, как электропроводность германия заметно увеличивается.

Проведенный учеными анализ полупроводниковых алмазов показал, что их низкое электрическое сопротивление обусловлено наличием атомов бора.

Но что же это за новые атомы и как они очутились в решетке алмаза? Ведь раньше речь шла о том, что алмаз состоит из чистого углерода.

Установлено, что электроны, ответственные за химические связи между атомами в решетке алмаза, расположены крайне неравномерно. Большинство из них группируется в направлениях связей между соседними атомами, образуя своеобразные «электронные мостики». Плотность электронов в пространстве между этими мостиками очень маленькая, и в процессе формирования кристалла алмаза через такие «коридоры» в него легко проникают атомы других элементов. Наиболее часто в алмазах встречаются атомы азота, водорода, железа, кремния, никеля, кобальта и др.

Эти незваные гости, или, как их называют ученые, примесные атомы, в решетке алмаза ведут себя по-разному. Одни из них скромно размещаются между «хозяевами», другие настроены более агрессивно — они вытесняют атомы углерода, занимая их места.

Особенно бесцеремонно ведут себя атомы азота — ближайшего соседа углерода по Периодической системе элементов Менделеева. Они внедряются во все без исключения кристаллы природных алмазов, располагаясь там «как дома», и без стеснения выдворяют отдельные атомы углерода с их мест и даже образуют собственные «колонии» в форме прослоек.

Атом азота, занявший место четырехвалентного атома углерода в решетке алмаза, содержит пять валентных электронов. Из них четыре заняты в связях с четырьмя ближайшими соседними атомами углерода, а пятый... Вопреки известному выражению «третий лишний», здесь лишним является... пятый! «Лишние» электроны нарушают строгий порядок, присущий идеальному кристаллу, и оказывают определенное влияние на его физические свойства.

Сколько атомов азота может содержаться в кристаллах алмаза? В большинстве из них концентрация азота большая (до 0,25%), они так и называются «азотные», а алмазы, содержащие сравнительно небольшое количество азота (менее 0,05%), принято называть «безазотные». В среднем из каждых ста алмазов, встречающихся в природе, 98 азотных и только два безазотных.

Азотные и безазотные алмазы отличаются друг от друга спектрами оптического поглощения, фотопроводимостью и некоторыми другими физическими свойствами. Безазотные алмазы имеют большую теплопроводность, чем азотные.

Другие примеси (об этом уже говорилось) могут оказывать влияние на электропроводность алмаза.

В природных условиях примеси в кристаллы алмаза попадают самопроизвольно, случайно. Вероятность того, что в решетку алмаза могут внедриться именно такие примеси и в таких количествах, которые нужны для повышения его электропроводности, очень мала. Полупроводниковые алмазы встречаются в природе чрезвычайно редко, и найти такой алмаз невероятно трудно.

Советские ученые получили алмазы с полупроводниковыми свойствами путем бомбардировки природных алмазов ионами лития и бора. Добавляя небольшие количества бора, алюминия и бериллия к соответствующей смеси углерода и растворителя, а также с помощью других легирующих элементов удалось получить искусственные полупроводниковые алмазы. Сейчас наша промышленность   может   изготовлять   полупроводниковых  алмазов  столько,  сколько потребуется.

Почему полупроводниковые алмазы вызвали большой интерес у работников электронной промышленности?

Один из основных недостатков классических полупроводниковых приборов заключается в том, что их свойства зависят от температуры. Так, германиевые триоды и диоды оказываются практически непригодными для использования в электронных схемах при температуре выше 60° С. Кремниевые полупроводниковые приборы лишь в отдельных случаях могут работать при температуре 200° С. Полупроводниковые приборы на основе алмаза могут работать при значительно более высоких температурах.

В современной технике для измерения температуры часто применяются так называемые терморезисторы—полупроводниковые сопротивления, чувствительные к изменению температуры. Повышение температуры на каждый градус изменяет сопротивление полупроводника на 3—6%, тогда как металла — только на 0,4%.

Если обычные терморезисторы могут быть использованы только до температуры 200° С, то алмазные терморезисторы рассчитаны на температуру до 700° С.

В нашей стране разработан термоиндикатор на основе алмазного порошка — оригинальный прибор для измерения температуры в труднодоступных местах.

Принцип действия термоиндикатора основан на том, что между плотностью алмаза, облученного нейтронами, и температурой, а также временем отжига существует определенная зависимость. Контролируемая температура определяется по специальной номограмме, полученной опытным путем на основании данных по расширению решетки за период измерения и времени отжига.

Термоиндикатор из облученного алмаза рассчитан на диапазон температур от 10 до 1000° С и позволяет вести измерения при выдержке от нескольких минут до сотен часов. Диаметр индикатора 1 миллиметр, длина 5 миллиметров. Если алмазный порошок засыпается непосредственно в отверстие контролируемой детали, то занимаемый им объем составляет только 0,2 кубического миллиметра.

Более сложная задача — создание полупроводниковых триодов-транзисторов на основе алмаза. Но и эта Проблема успешно решается учеными.

Умеет ли алмаз считать? Оказывается, это далеко не праздный вопрос.

Разумеется, никто не собирается заставить алмаз решать элементарные арифметические задачи. А вот «сосчитать» ядерное излучение — это работа, вполне достойная царя камней.

Изучая влияние на алмаз радиоактивного излучения, физики установили, что под воздействием заряженных частиц происходит ионизация атомов кристалла алмаза. Если облученный кристалл находится в электрическом поле, то носители разноименных зарядов, образующихся в результате ионизации, перемещаются в противоположные стороны и возникают импульсы электрического тока (импульсы проводимости). Количество этих импульсов служит мерой ядерного излучения.

 

Подробнее...
 
Искусственные бриллианты PDF Печать E-mail
Рейтинг: / 3

 

 

 

На вопрос «Что такое радуга?» физик ответит вполне однозначно: «Это оптическое явление, возникающее в результате разложения лучей солнца под влиянием определенных атмосферных условий».

Действительно, луч белого света представляет собой смесь световых лучей различных цветов. Поэтому формулу белого света можно записать так: белый = фиолетовый + синий + голубой + зеленый + желтый + оранжевый + красный.

Можно создать и искусственную радугу независимо от «определенных  атмосферных условий». Для  этого надо, прежде всего, иметь вещество, способное разлагать белый свет на его составные части.

Лучи света, попадая из воздуха в другую среду, преломляются, то есть отклоняются, по-разному, в зависимости от длины их волн, а следовательно, от их цвета. Физики называют это явление дисперсией (рассеянием) света. Оно присуще всем веществам, но наиболее ярко выражено у алмаза.

У этого камня разность показателей преломления лучей красного и фиолетового цветов, занимающих крайние места в спектре, в 2 раза больше, чем у кварца, и в 5 раз больше, чем у воды. Вот почему алмаз способен сравнительно четко разделить пучок белого света на его цветовые составляющие.

Если на пути каждого цветного луча поставить маленькое зеркальце, то лучи, отразившись от системы таких зеркал, засияют всеми цветами радуги. Роль системы зеркал в алмазе выполняют его грани, если они расположены таким образом чтобы разноцветные лучи, многократно отразившись от внутренних поверхностей граней, вернулись обратно. Тогда мы и увидим яркие отблески выходящих из алмаза лучей, играющих при повороте камня всеми цветами радуги.

Как мы знаем, в природе встречаются алмазы самой разнообразной формы. Поверхность их граней часто матовая, иногда покрыта «рубашкой» постороннего вещества. И лишь изредка встречаются алмазы, способные отражать рассеянный свет. Но и такие камни нуждаются в тщательной обработке.

В начале книги рассказывалось, что способ обработки алмаза с помощью самого алмаза был известен в Индии еще в начале нашей эры, а в XIV веке искусство обработки (огранки) алмазов было завезено из Индии в Европу.

Долгое время огранка алмазов проводилась вручную. Первые гранильщики в основном выполняли шлифовку уже существующих у природных алмазов граней.

В 1456 году в Голландии был изобретен станок для огранки алмазов. Главная рабочая часть этого станка — вращающийся металлический диск, заправленный алмазным порошком.

Наиболее распространены два типа огранки ювелирных алмазов: собственно бриллиантовая огранка   и огранка розой.

Бриллиантовая огранка выполняется в виде двух усеченных пирамидок, сложенных своими основаниями. Верхняя пирамидка носит название коронки, а нижняя — павильона. Ободок, по которому коронка соединена с павильоном, называется рундистом. Боковые грани пирамидок расположены в виде ярусов (рядов). К одному такому ярусу относятся все грани, одинаково наклоненные по отношению к вертикальной оси камня и симметрично расположенные вокруг нее. В верхней части бриллианта — до трех, а в нижней — пять-шесть ярусов. Такой камень напоминает причудливый по своей архитектуре миниатюрный дворец.

Грани коронки, отражая лучи, сверкают так называемым алмазным блеском, в то время как грани павильона при полном внутреннем отражении лучей кажутся как бы посеребренными и отливают металлическим блеском. Совокупность алмазного блеска верхних граней и металлического блеска нижних граней создает неповторимую игру света бриллианта.

В классической бриллиантовой огранке предусмотрено 56 граней. Однако количество граней может быть увеличено до 240 и больше. Такой вид огранки применяется на относительно крупных алмазах.

Алмазы массой от 1 до 2 каратов обычно гранятся в виде розы или розеты. В этом типе огранки нижняя пирамида отсутствует: она заменяется плоским основанием. Верхняя часть состоит из 24 граней, расположенных так, что они напоминают бутон розы. Иногда огранку упрощают, уменьшая число граней до восьми и даже до шести. Поэтому алмазы одинаковой массы, ограненные розой, в несколько раз дешевле алмазов с бриллиантовой огранкой.

Описанные типы огранки применяются издавна. Так, по преданию, огранка розой изобретена кардиналом Джулио Мазарини, который в 1642 году сменил кардинала Ришелье на посту первого министра Франции. Однако более вероятно, что этот тип огранки еще в XVI веке был завезен венецианскими купцами из Индии.

К современным типам огранки относится так называемая принцесса, или профильная огранка, изобретенная в 1961   году в Англии. Ограненный  по этому способу алмаз представляет собой плоскую табличку различной формы: прямоугольной, квадратной, ромбической, сердцевидной и т. п. На верхнюю часть таблички наносят небольшое число основных граней, а ее нижнюю сторону гранят в виде зубчиков. Грани и зубцы наклонены друг к другу под определенными углами, обеспечивающими полное внутреннее отражение лучей, В ювелирных изделиях отдельные алмазные таблички соединяются в виде причудливых узоров (цветов, звездочек и т. п.). Важно, что для такой огранки могут быть использованы алмазы практически любой формы, а процесс обработки легко поддается механизации.

 

 

 

Новые оригинальные формы огранки разработаны и на советских ювелирных фабриках.

Для изготовления бриллиантов отбирают наиболее прозрачные алмазы, имеющие минимальное количество дефектов. Алмаз высшего качества должен быть совершенно прозрачным, без каких-либо цветовых оттенков или мутных участков. Такой камень называют алмазом чистейшей воды. Соответственно различают алмазы первой, второй и третьей воды. Алмазы с красивой зеленой, синей и красноватой окраской встречаются в природе редко, поэтому и ценятся очень высоко.

Первым, кому удалось искусственно окрасить алмаз путем воздействия на него радиоактивным излучением, был английский физик Уильям Крукс. Источником излучения служил радий. Предприимчивые ювелиры нашли способ практического использования этого открытия. Алмазы выдерживались в резервуаре, содержащем соли радия, в течение одного-двух месяцев. После такой обработки алмазы приобретали красивый зеленый цвет, и их хорошо раскупали. Но окрашенные таким способом алмазы не удалось полностью очистить от радиоактивных загрязнений. В 1916 году один из таких алмазов Крукс подарил Британскому музею. Даже через 34 года радиоактивное излучение алмаза оставалось опасным для окружающих из-за радиоактивности содержащихся в нем включений!

Разумеется, для очень крупных алмазов не может быть шаблонных типов огранки. Мастер, работая над огранкой алмазов, должен приложить максимум усилий к тому, чтобы по возможности сохранить величину камня (потеря массы при обработке крупных алмазов достигает иногда половины и более их первоначальной массы). Обработка крупного камня длится недели, а иногда и месяцы. Известно, например, что алмаз «Империал», найденный в 1834 году в Южной Африке, обрабатывался целый год.

Раскалывание алмаза — одна из наиболее ответственных операций его обработки. Надо уметь точно определить плоскости спайности, по которым должен проходить раскол, и предугадать, чтобы трещины и другие дефекты приходились на плоскость раскола. Одно неверное движение, и стоимость ценного камня может уменьшиться в десятки раз. В древности случалось так, что ювелиру, неумело расколовшему алмаз, отрубали голову.

Однажды мастеру ювелирного дела в Амстердаме принесли для обработки крупный    ювелирный    алмаз

 сложной формы. Стоимость камня оценивалась в несколько миллионов долларов. До этого ни один из ювелиров не решался обработать столь ценный камень. Ювелир долго рассматривал удивительный алмаз, поворачивая его так и сяк, беззвучно шевеля при этом губами. Наконец, он принял решение. Однако к ужасу владельца     замечательного камня  он  не стал  колоть алмаз  сам,  а  поручил  эту работу...  мальчику, своему ученику.

Позже мастер так объяснил свой поступок: — Я знал подлинную ценность этого уникального камня и боялся, что у меня от волнения дрогнет рука при ударе. Ну, а мальчик, мой ученик, был психологически подготовлен к выполнению этой работы лучше, чем я. Ведь он не имел представления о настоящей цене алмаза. Поэтому он действовал без боязни и, точно выполнив все мои указания, расколол камень так, как это было задумано.

После обработки самого крупного в мире алмаза «Куллинан», упомянутого в начале книги, получились два больших и 103 мелких бриллианта. Наиболее крупный из них «Куллинан I», или «Звезда Африки», имеет форму капли массой 530,2 карата. «Куллинан II» представляет собой квадратный бриллиант массой 317,4 карата. Полная масса полученных бриллиантов равняется 1063,65 карата, что составляет 34,25% массы первоначального камня.

Следует иметь в виду, что и огранка мелких алмазов тоже весьма трудоемкий   процесс. На крохотные алмазики, иногда массой не более 0,05 карата, то есть размером меньше пшеничного зерна, приходится наносить два-три десятка граней!

Как уже отмечалось, каждый именитый алмаз имеет свою историю. Передаваясь из поколения в поколение, история нередко обрастала различными фантастическими подробностями, и порой трудно отличить правду от вымысла. Но есть камень, ранняя история которого запечатлена на нем самом.

Безукоризненно прозрачный алмаз «Шах» имеет форму октаэдра, сильно вытянутого вдоль одного ребра. Его масса 88,7 карата. При огранке часть его природных граней осталась нетронутой, а другая — отшлифована. На трех отполированных площадках выгравированы надписи на персидском языке. Самая старая надпись гласит: «Бурхан-Низам-Шах второй. 1000 г.» (по нашему летосчислению 1591 г.). На второй отшлифованной грани значится: «Сын Джахангир-Шаха — Джахан-Шах. 1051 г.» (по нашему летосчислению 1641 г.). Наконец текст третьей надписи таков: «Владыка Каджар-Фах-Али-Шах Султан. 1242 г.» (по нашему летосчислению 1824 г.). Чтобы сделать надписи на таком твердом камне, как алмаз, требуется виртуозное мастерство. Во всей мировой практике можно назвать только два-три подобных случая.

«Шах» был найден в Индии в конце XVI столетия. Он попал в руки владыки Ахмаднагара, одного из деканских государств на юге Индии, чье имя увековечила первая надпись на камне.

Феодальными междоусобицами лихорадило юг Индии. Правители деканских государств вели между собой нескончаемый спор из-за границ. Плелись дворцовые интриги, феодалы уничтожали друг друга. Воспользовавшись этой сумятицей, моголы напали на самое слабое из деканских государств Ахмаднагар и в 1621 году захватили столицу. «Шах» в числе других военных трофеев переходит в руки главы Могольской империи Джахангир-Шаха.

После смерти Джахангира на престол вступил его сын Джахан-Шах. В ознаменование этого события сделана вторая надпись на камне. Чтобы избавиться от соперников, Джахан-Шах приказал убить всех своих ближайших родственников. Преемник Джахан-Шаха, его сын Аурангзеб, подарил этот уникальный камень одному из своих военачальников — Афзал-хану. Уверовав в чудодейственную силу камня, могол спрятал его в свой тюрбан, который никогда не снимал.

В то время Могольскому государству противостояло индусское племя маратхов. Воины этого племени под водительством Шивадзе периодически совершали набеги на владения моголов, нанося существенный урон захватчикам. Аурангзеб решил расправиться с марат-хами и послал против них войско под началом Афзал-хана.

Обе армии встретились в узком ущелье. Понимая, что в этих условиях его войска не смогут развернуться, Афзал-хан решил прибегнуть к хитрости. Он пригласил Шивадзе якобы на дружескую встречу на вершине холма. Туда должны были подняться оба полководца, без оружия.

Вероломный Афзал-хан спрятал в своей одежде кинжал, которым ударил Шивадзе, делая вид, что обнимает его. Кинжал-1 только скользнул по кольчуге, в которую был одет вождь маратхов, не причинив ему никакого вреда. Зато Шивадзе, обнимая Афзал-хана, вонзил в его тело спрятанные в рукавах железные когти.

Затем по зову вождя на холм взобрались маратх-ские воины, и один из них ловким ударом меча обезглавил могольского полководца. Когда голова ударилась о землю, из тюрбана выпал алмаз. Обагрившись свежей человеческой кровью, он покатился к ногам вождя маратхов, вышедшего победителем. Оставшееся без полководца могольское войско потерпело сокрушительное поражение.

Камень переходил из рук в руки феодалов, уничтожавших друг друга в борьбе за власть. Он украшал трон жестокого и вероломного персидского шаха    Надира, вторгшегося в  1739 году в Индию и разграбившего Дели.

В 1829 году после вероломного убийства А. С. Грибоедова в Тегеране персидский принц Хосрев-Мирза отправил этот камень в подарок русскому царю. По мнению тогдашних правителей Персии, цена камня якобы окупала смерть выдающегося русского писателя и дипломата.

Примечательна история и другого именитого алмаза «Орлов». Этот прекрасный прозрачный камень с едва заметным зеленовато-синеватым оттенком был найден в Голконде (Индия) в начале XVII столетия. Его первоначальный вес примерно 400 каратов, причем он представлял собой осколок большого кристалла. После огранки он весил 194,8 карата.

 

Подробнее...
 
Авантюрин PDF Печать E-mail
Рейтинг: / 0

Авантюрин — тонкозернистый кварц, буровато-красноватый или желтоватый, с мерцающим отливом благодаря микроскопическим включениям золотистых блесток слюды, гетита или гематита. Как всякий непрозрачный камень, шлифуется кабошоном, хорошо полируется.

Талисманы из авантюрина носили для поддержания счастливого, радостного настроения, бодрости духа  и  ясности  ума.

Свое название камень ведет от итальянского слова, в переводе означающего «случайно», так как считается, что стеклянная имитация была получена случайно. В свое время древние египтяне добавляли в стекло медные опилки, но затем секрет был утерян и согласно легенде случайно был найден вновь стеклодувами островов Мурано, расположенных в Венецианской лагуне.

 

 
Агат PDF Печать E-mail
Рейтинг: / 0

Агат — полосатый халцедон, слои которого имеют разную окраску. Название камня происходит от реки Ахатес на о. Сицилия. Обычно из агатов изготовляли камеи, реже — инталии. Глазковые агаты использовали для вставок в статуи или для изготовления талисманов и амулетов «от сглаза» и т. п.

 

 
<< [Первая] < [Предыдущая] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [Следующая] > [Последняя] >>

Результаты 21 - 30 из 105